【文章內(nèi)容簡介】 器選用 ABB 公司的 K 型熱電偶，如圖 所示。 圖 熱電偶測溫必須由熱電偶、 連接導線 及 顯示儀表 三部分組成。如果將熱電偶的熱端加熱，使得冷、熱兩端的溫度不同，則在該熱電偶回路中就會產(chǎn)生熱 電勢 ，這種 物理現(xiàn)象 就稱為 熱電現(xiàn)象 (即 熱電效應 )。在熱電偶回路中產(chǎn)生的電勢由 溫差電勢 和 接觸電勢 兩部分組成。接觸電勢：它是兩種 電子密度 不同的 導體 相互接觸時產(chǎn)生的一種熱電勢。當兩種不同的導體 A 和 B 相接觸時，假設導體 A 和 B 的電子密度分別為 Na 和 Nb 并且 NaNb，則在兩導體的 接觸面 上，電子在兩個方向的擴散率就不相同，由導體 A 擴散到導體 B 的 電子數(shù) 比從 B 擴散到 A 的電子數(shù)要多。導體 A 失去電子而顯 正電 ，導體 B 獲得電子而顯 負電 。因此，在 A、 B兩導體的接觸面上便形成一個由 A 到 B 的靜 電場 ，這個電場將阻礙擴散運動的繼續(xù)進行，同時加速電子向相反方向運動，使從 B 到 A 的電子數(shù)增多，最后達到 動態(tài)平衡 狀態(tài)。此時 A、 B 之間也形成一 電位差 ，這個電位差稱為接觸電勢。此電勢只與兩種導體的性質相接觸點的溫度有關，當兩種導體的材料一定，接觸電勢僅與其接點溫度有關。溫度越高，導體中的電子就越活躍，由 A 導體擴散到 B 導體的 電子就越多，接觸面處所產(chǎn)生的 電動勢 就越大，即接觸電勢越大。 流量傳感器選用 西門子公司的 KMC400C 型號的傳感器，該傳感器體積小、 本科生課程設計（論文） 8 性價比高，適用于本次控制系統(tǒng)設計。傳感器如圖 所示： 圖 流量傳感器 流量傳感器是能感受流體流量并轉換成可用輸出信號的一種傳感器。影響 它的 因素較多，原理有十 余種，類型不少于 200 種，有人對美國現(xiàn)場千余臺流量傳感器進行了調查，發(fā)現(xiàn)其中 60％所選擇的方法不太合適，而即使選擇的方法合適，又有約一半以上在安裝和布局上有問題。正確選擇，并非易事。歸納起來，正確選擇流量傳感器取決于六個因素： 傳感器技術 參數(shù)、流體特性、流動的狀態(tài)、安裝、環(huán)境、經(jīng)濟性。 本科生課程設計（論文） 9 系統(tǒng)輸入輸出分配以及執(zhí)行機構的選擇 依據(jù)水泥廠生產(chǎn)水泥的工藝分別控制其溫度、壓力、流量和液位。對于溫度控制通過控制燃氣閥的開度從而控制燃氣的流量來控制溫度，如圖 所示。對于流量控制通過控制變頻器頻率控制電機的轉速從而控制皮帶秤的速度來控制各種料的流量。對于液位控制通過控制閥的開度控制液體的流量來控制液位，如圖 所示。對于壓力控制控制料的流量來控制料的多少從而控制壓力大小，如圖 所示。 圖 溫度控制回路 圖 壓力 控制回路 圖 液位 控制回路 PID傳感器燃氣閥 溫度輸出 1溫度SPPID傳感器氣閥 壓力輸出壓力SPPID傳感器液體閥 液位輸出液位SP 本科生課程設計（論文） 10 其中變頻器選擇 施耐德變頻器 ， 型號為 ATV61HD22M3X， 如圖 所示。這是一臺三相 220V，功率為 33kv 的變頻器。 這臺變頻器的節(jié)電效果非常好，可以為整套流程節(jié)省電能。 同時這臺變頻器 堅固耐用，即使在 10 至 +50℃ 的惡劣環(huán)境下也能正常工作。 它結構緊湊，可以并排安裝； 通過使用系緊螺釘進行布線和連接，易于更換機電解決方案；能夠使用 DIN 軌道安裝；集成 B 類 EMC 濾波器或可作為一個選件；它通過磁通 矢量控制 進行速度調節(jié)；其速度范圍為 1 至 20；該 變頻器具有極低的 泄漏電流 ， 與 30 mA 差分斷路器兼容 以確保人員 安全。 圖 ATV61HD22M3X 變頻器 其中控制壓力的氣閥選擇 ZZC 不銹鋼自力式壓力控制閥， 如圖 所示。 該壓力控制閥的特點是無需停止生產(chǎn)即可進行設定值的調整、無閥料，閥桿上下活動時不存在摩擦、執(zhí)行機構敏感元件機器敏感，極小的壓力也會被感應出來?？刂茪怏w流量和液體流量的閥門選擇 HRCV 型的 porter 控制閥，為流量為氣體或液體而設計， 其操作原理是靠一個不銹鋼閥針移進和移出一個經(jīng)機器精細加工的閥孔來調節(jié)流量，這個不銹鋼閥針經(jīng)過精細研磨具有某一錐度平面。該閥孔材料具有自潤滑特性，并且與閥針有相同的熱膨脹系數(shù)。 可以精確到極小的流量，而且流量平穩(wěn) 。 根據(jù)水泥生產(chǎn)的工藝流程和各個控制回路 控制系統(tǒng)主要的 I/O 點 分配表如表 所示。其中包括 7 個模擬量輸入、 4 個模擬量輸出和 5 個數(shù)字量輸出。 表 I/O 點分配清單清單 序號 位號 描述 I/O 類型 選擇卡件 1 FI001 石灰石流量 AO 不配電420mA XP313 2 FI002 黏土流量 AO 不配電420mA XP313 本科生課程設計（論文） 11 3 FI003 鐵礦流量 AO 不配電420mA XP313 4 FI004 校正原料流量 AO 不配電420mA XP313 5 PI102 水泥生料壓力 AO 不配電420mA XP313 6 TI101 水泥生料溫度 AO K 型 XP314 7 LI101 水泥生料液位 AO 不配電420mA XP313 8 FV101 石灰石皮帶秤轉速 AO 正輸出 XP322 9 FV102 黏土皮帶秤轉速 AO 正輸出 XP322 10 FV103 鐵礦皮帶秤轉速 AO 正輸出 XP322 11 FV104 校正原料皮帶秤轉速 AO 正輸出 XP322 12 PV101 壓力調節(jié) AO 正輸出 XP322 13 TV102 溫度調節(jié) AO 正輸出 XP322 14 LV103 液位調節(jié) AO 正輸出 XP322 15 KI301 燃料閥指示 DI XP363 16 KI303 氣閥指示 DI XP363 17 KI305 液體閥指示 DI XP363 18 KI307 磨機指示 DI XP363 19 KI309 選粉機指示 DI XP363 20 KO302 燃料閥開度 DO XP362 21 KO304 氣閥開度 DO XP362 22 KO306 液體閥開度 DO XP362 23 KO308 生料磨機 DO XP362 24 KO310 選粉機 DO XP362 表 中， 六個 電流信號是檢測是否有足夠的石灰石、 黏土 、煤粉和 校正原料，以及檢測生料的液位和壓力。電壓信號是檢測溫度的。 輸出 的 模擬量信號控制電動機轉速來控制這四種配料的流量， 也對壓力、溫度和液位進行調節(jié)。 同時 本科生課程設計（論文） 12 控制器會對溫度、壓力和液位進行控制產(chǎn)生三個數(shù)字量輸出。之后會執(zhí)行以下的操作：磨 機 和選粉機， 產(chǎn)生兩個數(shù)字量輸出。 通過這些輸入輸出分配可以得出 I/O點數(shù)目及卡件數(shù)目，如表 所示。 表 點數(shù)及卡件統(tǒng)計 型號類型 卡件型號 點數(shù) 備用點數(shù) 卡件數(shù)目 配套端子板型號 端子版數(shù)目 模擬量信號 電流 XP313 6 6 2 XP520R 1 電壓 XP314 1 5 1 XP520 1 輸出 XP3